摘要
近年来，我国黄土高原广泛开展的平山造城工程产生了大量含有黄土与泥岩接触面的陡峭坡体，其在降雨等因素影响下易诱发黄土-泥岩接触面滑坡。现有接触面研究主要针对抗滑桩等土工结构与岩土体的接触面，对于黄土-泥岩接触面等异质土体间接触面的剪切力学特性尚未明确。本文以延安黄土-泥岩接触面为研究对象，开展黄土-泥岩接触面剪切力学特性研究，通过黄土-泥岩接触面剪切试验、PFC颗粒流数值模拟、SEM扫描和PCAS微观图像定量分析，揭示了黄土-泥岩接触面在不同含水率、干密度和界面形态下的剪切力学行为和抗剪强度衰减规律。论文主要工作和成果如下： （1）上层黄土的含水率和干密度是影响黄土-泥岩接触面抗剪强度的重要因素。在相同法向应力下，黄土-泥岩接触面抗剪强度随上层黄土含水率的降低或干密度的增大而增大。当含水率从10%增大至19%时，界面处的黏聚力劣化程度约19%，内摩擦角劣化程度约25%；当干密度从1.4g/cm3增大至1.55g/cm3时，接触面黏聚力增幅10%，内摩擦角增幅7%； （2）界面形态是影响黄土-泥岩接触面抗剪强度的另一重要因素。本文通过改变界面起伏表面积和剪切影响范围设置了不同粗糙度的四种界面形态（平滑型、阶梯型、浅锯齿型和深锯齿型界面）。界面起伏表面积和剪切影响范围越大，界面粗糙度越大，抗剪强度越高。随界面粗糙度从0（平滑型界面）增大至1.72（深锯齿型界面），黏聚力增幅73%，内摩擦角增幅15%，表明黏聚力控制着接触面抗剪强度； （3）不同形态的界面试样的剪切力学试验结果以及颗粒流模拟验证均表明：黄土-泥岩接触面在剪切过程表现出沿界面滑动、界面滑动-凸体部分剪断和凸体直接剪断三种剪切破坏模式。剪切破坏模式受法向应力和凸体起伏角α的影响显著，界面凸体起伏角α越大且法向应力σ越高，试样越趋于凸体直接剪断破坏，反之试样则越趋于沿界面的滑动破坏； （4）对接触面微观孔隙结构的分析表明：随上层黄土含水率的增大，接触面上黏粒团内部胶结物被软化并肢解为细小黏粒填充于孔隙中，黏粒吸附的较厚结合水膜对土颗粒的相对位移起到了润滑作用，导致接触面抗剪强度降低。随上层黄土干密度增大，嵌入或粘附在接触面上的土颗粒增多，填充了接触面上原有的孔隙结构，咬合程度增强，接触面抗剪强度增大。随接触面形态由阶梯型向深锯齿型过渡（界面粗糙度增大），剪断面上孔隙结构的填充程度越高，颗粒间连接愈发致密，咬合程度增强，发生剪断时需要克服的力增大，宏观表现为接触面试样的抗剪强度增大。
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